本研究課題では、５つの研究グループを組織して、脳のメカニズムおよび疾患の病態メカニズム解明を包括的に進めるとともに、数理モデルの研究基盤を整備し、神経変性疾患・精神疾患の診断・治療法や予防策の開発に貢献することを目的としている。令和6年度は、各グループが以下のとおり研究開発に取り組んだ。
グループ1：革新的技術・研究基盤構築　大規模Ca²⁺ イメージングのデータ取得から解析までのパイプラインを一般化し、脳領域間の協調的な活動が記憶固定化の強化に関わることを示した。大脳皮質における微細血管の層構造を非侵襲で可視化・定量する技術を開発して霊長類動物での検証を行い、7T-MRIでのヒト脳病態の新しい評価法としての可能性を開いた。また、高強度傾斜磁場MRIを用いて拡散画像のヒト計測法の開発を進め、組織微細構造を従来よりも高感度で測定することを可能とした。新生児マーモセットの全脳切片で空間トランスクリプトミクス解析を実施し成功した。画像処理パイプラインをアップデートし、複数のトレーサーを含む脳切片画像でセグメンテーションを行うための新しい深層学習アルゴリズムを開発した。その他、中核拠点が保有する研究リソースの提供・維持管理等の各種支援を実施した。
グループ2：神経疾患メカニズム　遺伝子改変により神経変性疾患モデルマーモセットを新規作出した。また、高濃度の病的αSynタンパク質の調整に成功し、新規のレビー小体病モデルとしてマーモセットの嗅球に接種した。ヒト献体脳の7T-MRIとFFPE組織顕微鏡画像を収集し、質量顕微鏡計測基盤を確立した。IBISSからデモグラフィックデータを抽出してカタログを作成し、検索機能の開発に着手した。国際脳DBを活用した認知症の判別技術開発、統合DBの構築、および試験的に機関内MRI研究の支援を開始した。
グループ3：ヒト脳機能ダイナミクスと精神疾患　統合DBの構築開始、マウス脳MRIの自動解析実現、種間比較可能な認知課題の確立、化学遺伝学回路操作技術の高度化、マーモセットのミラーニューロン計測系構築、疾患モデルマーモセット作製と治療候補選定、自閉症モデルによるパニック前兆の神経活動変化検出など、ヒト・マカク・マーモセット・マウスを横断した脳機能研究と精神疾患モデル開発を進めた。
グループ4：デジタル脳開発　デジタル脳構築に向けた研究動向の調査のためセミナーやワークショップを開催し、欧州EBRAINSと米国Allen Instituteによるデータ・モデルの検索共有、クラウド上でのモデル構築とシミュレーションの手法が有望であることを確認し、国際協力の基盤を築いた。データサーバー、計算サーバーの整備を進め、国際脳データの公開、コネクトームデータによるモデル構築と活動シミュレーション、変異タンパク質の伝搬シミュレーションを開始した。
グループ5：臨床トランスレーション　ADモデルマウス脳でAPOEがAbシード注入によるAb蓄積・伝播に必要であることを示した。また、ADモデルマウス脳におけるグリアリンパ流の低下を示した。ヒトiPS細胞から分化させたオリゴデンドロサイトの遺伝子発現を網羅的に解析した。ヒト大規模エクソームデータでリピート変異解析を行うためのパイプラインを構築した。その他、タウPETの実用化、αシヌクレインPETの評価、静置型RT-QuIC法の安定化を進めた。